[發明專利]一種液體活塞式氣體膨脹機

在審

• 申請號: 202011359913.4
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112324718A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 潘海新
• 申請（專利權）人: 重慶新投科技有限公司
• 主分類號: F04F1/06
• 分類號: F04F1/06;F03B13/00
• 代理公司: 重慶中興達啟創專利代理事務所(普通合伙) 50264
• 代理人: 賴元章

本發明公開了一種液體活塞式氣體膨脹機，包括儲氣源、儲液腔和儲能裝置；通過儲液腔與儲能裝置的連接結構以及閥門的控制，巧妙地將高壓氣體膨脹壓力轉換為液體壓力，在膨脹釋能的過程中，帶有壓力的流動液體對葉輪傳動機構做功，葉輪轉動輸出機械能。由于液體密度比氣體密度高，和氣體相比較，液體驅動葉輪做功的效率更高，間接提高了氣源氣體能量的利用率；本發明是通過將壓縮氣體輸入到儲液腔中，把儲液腔中液體排出，用流動液體工質驅動葉輪旋轉，實現動力輸出做功，整體結構簡單易于制作，且制造成本低，通過分別在各回路上安裝有葉輪傳動機構做功，進一步提升了高壓氣源勢能的利用率。

技術領域

本發明涉及壓縮機、透平機氣體膨脹機技術領域，具體涉及一種液體活塞式氣體膨脹機。

背景技術

氣體膨脹機是利用壓縮氣體膨脹降壓時將內能轉變為機械能或者冷能。常規的膨脹機為活塞膨脹機和透平膨脹機兩類。

其中，活塞型是使氣體在可變容積中膨脹，從而推動活塞做功，將內能轉變為機械能。活塞膨脹機由于存在進、排氣閥流動阻力、不完全膨脹、摩擦熱、外熱與內部熱交換等引起的冷量損失，一般絕熱效率為：高壓膨脹機65～85％，中壓膨脹機60～70％。

透平型是以氣體膨脹時速度能的變化來傳遞能量的膨脹機。這種膨脹機有單級和雙級、立式和臥式、沖動式和反動式之分。一般采用單級向心徑流反動式，傳出的外功由發電機、鼓風機或油制動器所吸收。它近似于單級離心壓縮機，但具有調節進氣量用的(可調傳動機構)導流器。低速軸承用油強制潤滑，高速的采用氣體軸承。透平膨脹機由于有噴嘴損失、葉輪損失、余速損失、輪盤摩擦損失、泄漏損失、竄流損失和外熱侵入損失，一般絕熱效率為：中壓膨脹機65～75％，低壓膨脹機75～85％。以上可以看出兩種類型的膨脹機均是以有壓氣體直接做功來達到氣體壓力以及氣溫降低的目的，但風量在直接做功時由于進、排氣閥流動阻力、泄露損失、不完全膨脹、摩擦熱、外熱與內部熱交換等引起的冷量損失，使得絕熱效率低下，能量利用不完全。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種液體活塞式氣體膨脹機，以提高壓力氣源氣體能量的利用率，降低氣體內能損失，提高整機效率。

為達到上述目的，本發明提供了一種液體活塞式氣體膨脹機，包括具有高壓氣體的氣源，還包括具有液體工質的儲液腔和儲能裝置，所述儲液腔包括上部的通氣端和下部的通液端；所述通氣端與所述氣源連通，且該連通路上連接有一閥門開關；所述儲能裝置和所述通液端之間通過具有一單向閥的連通管連通形成儲能回路；所述儲能裝置和所述儲液端之間還通過具有所述閥門開關的連通管連通形成釋能回路；與所述通氣端還連通有具有所述閥門開關的排空通路，所述排空通路、儲能回路和釋能回路上分別連接有傳動負載，其中閥門開關為電控開關或者氣動開關。

優選地，所述儲能裝置包括儲氣腔或/和液體箱，其中液體箱設置在高于所述儲液腔位置處，以使得液體工質通過所述釋能回路進入到所述液體箱內產生液體落差勢能。

優選地，所述儲能裝置還包括上液體箱和下液體箱，所述上液體箱設置在高于所述下液體箱位置處，所述上液體箱通過管子與下液體箱連通，在該管子上連接有閥門開關和傳動負載。

優選地，所述通氣端的端面內連接有一液位傳感器，所述儲氣腔的頂面上連接有一壓力傳感器。

優選地，還包括一用于控制所述閥門開關開/閉的控制器，所述液位傳感器和所述壓力傳感器與該控制器連接。

優選地，所述儲氣源輸出端連接有一閥門開關，與所述儲氣源還連通有一并聯通路。

優選地，所述傳動負載包括葉輪傳動機構。